正中矢状位胼胝体及脑干MRI 弥散张量成像定量分析小儿智力运动发育迟缓

侯艳霞，石俊英，张俊萍，于文婧，张 影（通信作者）

（1 珠海市妇幼保健院放射科 广东 珠海 519000）

（2 郑州人民医院放射科 河南 郑州 450000）

（3 珠海市妇幼保健院儿科神经康复专科 广东 珠海 519000）

儿童脑发育迟缓多为其智力、运动、语言、认知等领域的发育低于同龄正常儿童水平[1]。发育迟缓的发生主要与围产期前后的颅脑损伤有关，由于发育迟缓无明显症状，早期易被忽视，错失最佳的治疗时机，部分患儿可留下终身运动或智力等障碍[2-3]，最终给患儿家庭带来严重的后果。相关研究提示，新生儿脑尚在发育中，有易损性与可塑性强的特点[4]，故幼儿在早期出现中枢神经系统受损后，其功能上仍可形成轴突绕道投射等通路，以达到代偿的目的。既往主要利用常规的磁共振（MRI）用于检查脑白质发育迟缓，但该种方式的敏感性存在一定不足，常规颅脑MRI 对55%～70%发育迟缓患儿检查效果欠佳，这部分患儿常规颅脑MRI 检查结果为阴性[5-6]。弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）技术实现了对兴趣纤维束的宏观显示，同时进行更加精确的微观特性的定量分析，为评价白质纤维束间的联系及其病变开辟了新的前景。本文将通过MR DTI 定量分析，正中矢状位胼胝体及脑干纤维束属性，旨在为临床早期评价和改善脑发育提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究遵守《赫尔辛基宣言》，并经珠海市妇幼保健院伦理审查委员会批准，免除受试者知情同意，批准文号：202011272。收集珠海市妇幼保健院2019 年7 月—2022 年11 月期间于儿童康复科、儿童保健科门诊及住院确诊的发育迟缓儿童136 例作为观察组，本次研究把发育商＜80 的作为观察对象，所有受试者均由我院儿童康复专科医生进行评分，136 例患儿中男60 例，女76 例，年龄0～3 岁，按年龄分为0～＜3 M 组、3～ ＜6 M 组、6～＜9 M 组、9～＜12 M 组、12～＜18 M 组、18 M～＜2 Y 组及2～＜3 Y 组七组，每组19～21 人；按照年龄、性别与研究组匹配原则选取在本院体检及神经内、外科（排除神经系统疾病）的门诊或住院发育正常儿童147 名作为对照组。

纳入标准：①研究组诊断符合发育迟缓定义，诊断标准和分型标准，参照参考文献，用发育商作为评价儿童神经心理发育水平的指标，采用首都儿科研究所编制的《0～6 岁小儿神经心理发育检查表》，该量表从粗大运动、精细运动、适应能力、语言及社会行为等五个能区评估儿童的发育商（DQ）。测试均由专业培训并取得测验资格的培训人员严格按指导语完成。应用北京骏峰旭诚科技有限公司开发的0～6 岁小儿五项神经心理发育计算机诊断系统，输入儿童相关信息后，计算机自动打印出结果。儿童神经生理发育测定的评分标准如下：＞130 为优秀；110～130 为良好；80～＜130 为中等；70～＜80 为临界偏低；＜70 为智力发育障碍。把发育商＜80 的作为本次研究的观察对象。②所有入选病例（研究组和对照组）均在珠海市妇幼保健院影像中心完成颅脑MRI 平扫及DTI 检查，无中断、退出等异常情况。对照组排除标准：神经系统疾患或其他系统疾病。观察组排除标准：①脑肿瘤、进行性外周性神经病、遗传代谢性疾病；②不能完成相关辅助检查，病史资料不完整者；③图像伪影重影响阅片。

1.2 方法

扫描前准备：平扫前不能配合儿童均给予镇静处理，10%水合氯醛溶液灌肠，平扫前半小时给予，每次按照0.2 mL/kg 剂量给予，等待患儿熟睡后进行平扫；部分能配合的患儿直接进行平扫。扫描参数：采用Siemens Avanto Dot 1.5T MR 扫描仪，完成颅脑MRI 平扫后，再进行DTI 扫描，①DWI 扫描参数：TR 3 900 ms，TE 100 ms，FOV 208×220，矩阵320×224，层间隔1.5 mm，层厚3～5 mm；相位编码方向A-P；弥散模式：扫描追踪，b 值=1 000 s/mm2；②DTI 扫描：分两步完成，第一步：序列t1 mprage sag p2 iso，TR 2 000 ms，TE 3.26 ms，FOV 256×220，矩阵320×224，层间隔1.5 mm，层厚3～5 mm；相位编码方向A-P；单次激发，翻转角为8°；第二部：序列ep2d diffmddw 20，TR 3 600 ms，TE 94 ms，FOV 208×230，矩阵320×224，层间隔1.5 mm，层厚3～5 mm；相位编码方向A-P。

1.3 图像分析

DTI 量化技术路线：通过西门子神经三维MR 工作流技术，首先进入MR Neuro 3D Reading，第一步为首先进入MR Neuro 3D Reading，第一步为Alignment 刚性配准，将功能像(Tensor)与结构像（解剖）进行刚性配准。ep2d_diff mddw_20_p2 Tensor 与t1_mprage_sag_p2 进行配准；第二步在正中矢状位绘制胼胝体及脑干为种子区域（要求所有可视胼胝体及脑干区域全部绘制为种子区域），因绘制手法及方式会有不同程度的误差存在，要进行多次绘制，并由两位高年资影像医师进行勾画，每位医师分别勾画两次，且两次在不同时间。对所有勾画图像的测量结果，组间及组内进行重复性检验，两次有效测量值的平均值为最后结果。第三步进行纤维束追踪，隐藏所绘制的种子区域，去除VRT图像后可显示全脑纤维束。Layout 布局默认为四分割（如图1 所示），依次为结构像和功能像融合的MPR矢冠轴，最后一个象限为结果显示象限，默认显示包括全脑纤维束，结构像VRT，结构像正交MPR。第四步，在全脑纤维束All Diffusion Tracts 上单击鼠标右键，选择Properties，可显示纤维束属性信息。最后通过西门子后处理的工具软件Statistic 可统计结果，通过统计学软件，定量分析七组胼胝体及脑干纤维束属性。

图1 正中矢状位胼胝体及脑干为本研究感兴趣区（DTI 后处理界面）

1.4 统计学方法

采用SPSS 23.0 统计软件分析数据，符合正态分布的计量资料以均数±标准差（）表示，采用t检验；计数资料以频数（n）、百分率（%）表示，采用χ2检验，以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

七个不同年龄组DTI 胼胝体及脑干纤维束总数量、体素数、容积、平均长度和FA 均值比较见表1。

表1 七组DTI 胼胝体及脑干纤维束总数量、体素数、容积、平均长度和FA 均值比较

0～＜3 M 组组间对比：所有五组数值差异均无统计学意义（P＞0.05）；3～＜6 M 组组间对比：体素数、容积组间对比差异有统计学意义（P＜0.05），其他三组数值纤维束总数量、长度，FA 组间对比差异无统计学意义（P＞0.05）；6～＜9 M 组组间对比：体素数、容积、长度，组间对比，差异有统计学意义（P＜0.05）；FA组间对比，差异无统计学意义（P＞0.05）；9 M～ ＜12 M 组、18 M～＜2 Y 组、2～3 Y 组所有组间数值对比，差异有统计学意义（P＜0.05）。附图2～3 Y 组与对照组DTI 后处理图对比（图2、图3）。

图2 三岁正常女童DTI 伪彩图

图3 同年龄同性别发育落后患儿DTI 伪彩图

3 讨论

DTI 是目前唯一能在活体中显示神经纤维束走行、方向、排列、髓鞘等信息的成像技术，能够无创研究脑白质纤维束的形态结构[7]，它利用水分子的运动及扩散特性来进行成像，追踪纤维走行[8]，白质纤维束的纤细结构在垂直于白质通道的方向比平行方向扩散受限更显著，如果白质微结构性能发生改变，如髓鞘化、轴索密度和轴索的直径的变化都会影响扩散各向异性，这些变化能够通过DTI 检测到并能够直观宏观显示，可人为地用不同颜色标记不同走行方向的纤维束[9]。同时还能够对神经微结构的改变进行定量的测量[10]。脑白质的发育成熟是髓鞘形成的过程，髓鞘的形成使其周围水分子横向的扩散运动受限而表现出较强的扩散各向异性。随着轴突髓鞘的形成、破坏或脱失，而表现出各向异性的升高或减低。随着婴幼儿脑白质髓鞘化进展，FA 值逐渐升高至成年基本结束，成人脑白质FA 值高于新生儿及婴幼儿，FA 值可以定量反映脑白质髓鞘化程度，即脑白质的发育成熟程度。DTI 这种微观变直观、定量描述纤维束发育或损伤情况的新技术值得临床推广。年龄越小，脑可塑性越强，出院后完善的随访管理，有针对性地早期综合指导和干预，可明显改善神经发育预后[11-12]。

本文探讨胼胝体及脑干纤维束的DTI 参数，对运动智力发育迟缓的诊断价值。

1 Y 以内儿童白质纤维束髓鞘化发展变化较快，在本研究1 Y 以内细化年龄分组，分0～＜3 M、3～＜6 M、6～＜9 M、9～＜12 M 四个年龄组。因为脑白质纤维髓鞘化的过程也代表着脑发育成熟的程度，髓鞘发育是孕5～6 月开始，快速发育至2 岁左右，2 岁之后髓鞘化速度明显减慢病例分组较细，一周岁后延长观察时间，每6 个月观察一次（12～＜18 M，18 M～＜2 Y）。两岁之后，以年为单位，直至3 Y 水平。

本文结果显示，6 M 后发育迟缓儿童胼胝体及脑干纤维束总数量、体素数、容积、平均长度均低于正常儿童，而0～＜3 M 两组未见差异，其原因可能为纤维束此阶段总数量较少，各项参数差异均无统计学意义。3～＜6 M 纤维束总数量及长度，组间未见差异，其原因可能为纤维束早期总数量及长度变化不明显所致，有待进一步研究。FA 值是DTI 最常用的参数，它是扩散张量特征向量的一个标准差，反映了表观扩散的方向性的变化，FA值越高表明在平行于纤维束通路方向的扩散较其他方向的差异就越大；相反，FA 值越小说明各个方向的扩散越平均。FA 值可以定量对脑白质髓鞘化进程进行评价，髓鞘化程度又可整体反映脑白质发育成熟情况，白质发育又直接和患儿的运动和认知功能发育直接相关[13]。本文胼胝体及脑干FA 均值在儿童9 M 之后，各组间对比差异具有统计学意义，且随着月龄的增长，其数值越接近1，表明髓鞘化趋于成熟，与之前的研究结论相符；但9 M之前，FA 均值差异无统计学意义，可能与0～＜9 M 儿童髓鞘发育较慢有关。

综上所述，国内外文献，对儿童智力运动发育迟缓的胼胝体及脑干DTI 定量参数分析研究相对较少，至今尚未查到相关报道。本研究也存在一定的局限性，只针对其大脑胼胝体及脑干的纤维束进行评估，因此存在局限性，由于不同研究选取的纤维束的具体范围不尽相同，DTI 相关参数未发现显著相关性，研究人员将继续收集病例，对纤维束进行功能区域分类研究。